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第1节 透镜
第五章 透镜及其应用
1.如图所示的透镜中,属于凸透镜的是 ,从形状上看,它们的共同特点是
;属于凹透镜的是 ,从形状上看,它们的共同特点是
。
解析:
从透镜形状判断透镜种类,不是看透镜表面是凸还是凹,关键是看透镜中间与边缘的厚度关系。凡中间比边缘厚的是凸透镜,凡中间比边缘薄的是凹透镜。①③⑤透镜中间比边缘厚,所以是凸透镜;②④⑥透镜中间比边缘薄,所以是凹透镜。
中间比边缘薄
②④⑥
中间比边缘厚
①③⑤
2.如图所示是某设计师设计的一个球形透镜太阳能系统,通过透镜聚光之后再发电。
此透镜是一个( )
A.凸透镜,对光具有会聚作用
B.凸透镜,对光具有发散作用
C.凹透镜,对光具有会聚作用
D.凹透镜,对光具有发散作用
解析:
由题意可知,通过透镜聚光之后再发电,则该透镜对光具有会聚作用。由凸透镜对光具有会聚作用、凹透镜对光具有发散作用可知,此透镜是一个凸透镜。故选A。
A
3.(易错题)一束光在空气中经凸透镜折射后,下列说法正确的是( )
A.一定是平行光束
B.一定是会聚光束
C.折射光束比原来光束会聚些
D.一定是发散光束
解析:凸透镜对光有会聚作用,一束光在空气中经凸透镜折射后一定比原来的光束会聚些,但不一定是会聚光束,有可能是平行光束,也有可能是发散光束。
C
注意:凸透镜对光的会聚作用是指折射光线相对于入射光线而言更偏向主光轴,而不是指折射光线是会聚光束。
4.如图所示为光经过透镜前后的传播路径,则在虚线处的透镜应是( )
A.凸透镜
B.凸透镜和凹透镜都可以
C.凹透镜
D.凸透镜和凹透镜都不可以
解析:
透镜对光的发散作用,是指折射光线相对于入射光线“远离”了主光轴,不能将发散作用理解为折射光线是发散的,题图中射向透镜的光线是会聚的,经过透镜以后,仍然是会聚的,但比入射光线的会聚“推迟”了些,这说明该透镜起到了发散作用,所以该透镜是凹透镜。
C
5.如图所示,平行于凸透镜主光轴的光,通过透镜后,会聚到主光轴上一点,这个点叫透镜的 ,用字母 表示,这一点到透镜光心的距离叫 ,用字母 表示。
焦点
F
焦距
f
6.想用凸透镜使小灯泡发出的光变成平行光,应把小灯泡放在图中的( )
A. a点 B. b点
C. c点 D. d点
解析:
在凸透镜的三条特殊光线中,过凸透镜焦点的光线经凸透镜折射后平行于主光轴;当把发光体放在凸透镜焦点上时,发出的光经凸透镜折射后,折射光线平行于主光轴,故应将小灯泡放在d点。
D
方法技巧:
凸透镜对光有会聚作用,能使平行于主光轴的光会聚于焦点上,根据光路的可逆性,当把一个点光源放在凸透镜的焦点上时,它发出的光经凸透镜折射后变成平行于主光轴的光。这是获取平行光的一种方法。
7.(20-21·张家口期末)如图所示,通过透镜的光路图正确的是( )
解析:
对于凸透镜,过焦点的光线经凸透镜折射后折射光线平行于主光轴,故A错误。对于凸透镜,平行于主光轴的光线经凸透镜折射后折射光线通过焦点,故B错误。对于凹透镜,指向另一侧焦点的入射光线经凹透镜折射后平行于主光轴,故C正确。对于凹透镜,过焦点的光线不属于特殊光线,但因为凹透镜对光线有发散作用,所以折射光线将远离主光轴,故D错误。
C
8.(20-21·邢台月考)如图所示,虚线框内为透镜,两束光经过透镜折射后的出
射光如图所示。甲、乙两图中的虚线框内( )
A. 甲、乙都为凸透镜
B. 甲、乙都为凹透镜
C. 甲为凹透镜,乙为凸透镜
D. 甲为凸透镜,乙为凹透镜
解析:两束光通过甲透镜后折射光线变得会聚了,经过乙透镜后折射光线变得发散了,因此甲是凸透镜,乙是凹透镜。故选D。
D
9.如图所示,完成光路图。
10.(20-21·邯郸月考)下列四幅图中可能正确表示了光通过透镜的是( )
解析:
延长A图入射光线可以看出,经过凸透镜后光线被会聚了,凸透镜对光有会聚作用,故A可能正确。从B图中可以看出,光经过凹透镜后会聚了,而凹透镜对光有发散作用,故B错误。从C图中可以看出,光经过凸透镜后发散了,而凸透镜对光有会聚作用,故C错误。从D图中可以看出,平行于主光轴的光线经凹透镜折射后会聚于一点,而凹透镜对光有发散作用,故D错误。
A
11.(19-20·保定定州期末)小明利用太阳光测量凸透镜的焦距。下列操作最合理的是( )
B
解析:平行于主光轴的光线,经凸透镜折射后会聚于凸透镜的焦点。据此可以利用会聚太阳光的方法测量凸透镜的焦距。
12.请根据图中给出的光线,画出它们完整的光路图。
解析:
根据透镜的三条特殊光线规律作图:过光心的光线不改变传播方向;平行于主光轴的光线经凸透镜折射后过焦点(对于凹透镜来说,是折射光线的反向延长线过虚焦点);过焦点的光线经凸透镜折射后与主光轴平行(对于凹透镜来说,是入射光线的延长线过虚焦点,经折射后与主光轴平行)。
注意:凹透镜的焦点为虚焦点,所以过焦点的光线应是延长线过另一侧的虚焦点,而不是实际光线过这个虚焦点,在凹透镜作图中虚焦点一般没有实际光线经过。
13. 关于透镜,下列说法正确的是( )
A.凸透镜对光线有会聚作用,通过凸透镜的光线一定会聚到一点
B.不论是凸透镜还是凹透镜,经过透镜光心的光线方向都不变
C.放在凹透镜焦点上的点光源,它发出的光线经透镜折射后平行于主光轴
D.凸透镜有两个实焦点,凹透镜有两个虚焦点
解析:
凸透镜对光线有会聚作用,但并不是会聚到一点,故A错误。不论是凸透镜还是凹透镜,经过透镜光心的光线方向都不变,故B正确。根据光路的可逆性,放在凸透镜焦点上的点光源,它发出的光经透镜折射后光线平行于主光轴,故C错误。凸透镜有两个实焦点,凹透镜有两个虚焦点,故D正确。
BD
14.平行光线经如图所示的中空玻璃砖后将会( )
A.会聚 B.发散
C.仍为平行光 D.无法判断
解析:空玻璃砖可看作是两个凹透镜组合在一起,而光线经过凹透镜后会变得发散,经过两个凹透镜后会变得更加发散。故选B。
B
15.小科同学将凸透镜正对太阳,在纸面上得到一个并非最小的光斑,此时光斑到凸透镜的距
离为10 cm,如图所示。若凸透镜远离纸面的过程中光斑一直变大,则该凸透镜的焦距( )
A.一定小于10 cm
B.一定等于10 cm
C.一定大于10 cm
D.可能小于10 cm,也可能大于10 cm
解析:由于光斑到凸透镜的距离为10 cm时,纸上呈现一个并非最小的光斑,这个光斑可能是焦点之后的,也可能是焦点之前的,所以凸透镜的焦距f≠10 cm;若凸透镜远离纸的过程中光斑一直变大,说明光斑在焦点之后,因此f一定小于10 cm。故B、C、D错误,A正确。
A
点拨:此题也可以采用假设法来判断。若凸透镜焦距大于10 cm,则当凸透镜远离纸面的过程中光斑会先变小再变大。
16.某物理学习小组,选择如图所示的四个凸透镜进行探究实验(其中A和B形状相同、
C和D形状相同,它们分别用玻璃、塑料和水晶制作而成)。
(1)为了探究“凸透镜的焦距大小与透镜球形表面弯曲程度的关系”,小组同学
应选择图中的哪两个凸透镜做实验?
答: (填字母序号)。
解析:(1)由题图中A、B、C、D可知,根据实验要求,同种材料的只有A和C,且它们的表面弯曲程度不同,故选A、C。
A、C
16.某物理学习小组,选择如图所示的四个凸透镜进行探究实验(其中A和B形状相同、
C和D形状相同,它们分别用玻璃、塑料和水晶制作而成)。
器材确定后,接着小组同学让一束与主光轴平行的光分别经过两凸透镜后会 聚于焦点处,如图甲、乙所示。比较两次实验的现象,可以得到的结论是:凸透镜表面越凸,凸透镜的焦距越 。
解析:(1)由题图中甲、乙可知,乙图中的焦距小,而乙图中凸透镜的表面弯曲程度比较大,会聚作用强,说明凸透镜表面越凸,焦距越小。
小
16.某物理学习小组,选择如图所示的四个凸透镜进行探究实验(其中A和B形状相同、
C和D形状相同,它们分别用玻璃、塑料和水晶制作而成)。
(2)如果选择A、B两个透镜,他们还可以探究“凸透镜的焦距大小与 的
关系”。
解析:(2)A、B两种材料的透镜表面弯曲程度相同,但材料不同,所以可以探究凸透镜的焦距大小与材料的关系。
材料